5月27日，國際生物學(xué)期刊ISME J（5年影響因子10.9）刊發(fā)題為“A novel bacterial thiosulfate oxidation pathway provides a new clue about the formation of zero-valent sulfur in deep sea”的文章，報道了中科院海洋所孫超岷課題組關(guān)于深海冷泉環(huán)境細(xì)菌氧化硫代硫酸鈉形成單質(zhì)硫新型途徑的研究成果，為解釋我國南海冷泉噴口廣泛分布硫單質(zhì)的成因提供了重要理論依據(jù)。
在前期科考調(diào)查中，海洋所張鑫研究組基于拉曼光譜觀測到我國南海冷泉環(huán)境中單質(zhì)硫含量豐富，但是形成原因不清晰。而微生物是硫循環(huán)的主要驅(qū)動者，對深海硫循環(huán)有重要貢獻(xiàn)，但限于采樣困難、微生物難于分離培養(yǎng)等因素，基于深海微生物參與硫循環(huán)形成單質(zhì)硫的機制知之甚少。針對這種情況，孫超岷課題組借助“科學(xué)”號科考船從南海典型冷泉環(huán)境中分離得到一株可以高效氧化硫代硫酸鈉形成單質(zhì)硫的細(xì)菌Erythrobacter sp. 21-3，拉曼光譜確定其介導(dǎo)形成的單質(zhì)硫結(jié)構(gòu)為環(huán)狀S8。
為深入了解該菌形成單質(zhì)硫的分子機制，研究組分別借助蛋白組學(xué)、分子遺傳學(xué)及分析化學(xué)等手段深入揭示了Erythrobacter sp. 21-3驅(qū)動氧化硫代硫酸鈉形成單質(zhì)硫的關(guān)鍵基因和相應(yīng)功能，并提出了一種前人從未發(fā)現(xiàn)的新型硫氧化途徑。在該途徑中，第一步反應(yīng)由Thiosulfate dehydrogenase (TsdA)蛋白介導(dǎo)，氧化兩個硫代硫酸根生成連四硫酸根，進(jìn)而Thiosulfohydrolase（SoxB）水解連四硫酸根上的磺酸基，剩余硫烷聚合形成多聚硫（S8）。在特定情況下，多聚硫S8被Sulfur dioxygenase（SdoA或SdoB）氧化為亞硫酸根，最終氧化為硫酸根?；诤昊蚪M的進(jìn)一步研究結(jié)果顯示，該途徑廣泛存在于赤桿菌及其他變形菌門和擬桿菌門微生物中，說明該新型硫氧化途徑對深海硫元素循環(huán)有重要貢獻(xiàn)。該研究成果不僅豐富了微生物硫氧化途徑，也為解釋我國南海冷泉噴口存在大量硫單質(zhì)的成因及深海硫元素循環(huán)的新型機制研究提供了重要理論依據(jù)。
E. flavus 21-3參與硫代硫酸鈉氧化形成單質(zhì)硫的關(guān)鍵基因
深海細(xì)菌氧化硫代硫酸鈉形成單質(zhì)硫新途徑
中科院海洋所博士研究生張晶為文章第一作者，孫超岷研究員為通訊作者。研究得到了中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項、大洋協(xié)會“深海生物資源計劃”及國家重點研發(fā)計劃等項目聯(lián)合資助。
論文DOI: 10.1038/s41396-020-0684-5；
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